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1、光合作用和呼吸作用复习,考纲解读：1、光合作用的概念、反应式。2、与细胞知识相结合掌握光合作用的场所以及色素的有关知识。3、光合作用的过程（光反应和暗反应）4、3和4植物的概念及叶片结构的特点。5、光能的利用率及提高措施,1771年，英，普里斯特利的实验,1864年，德，萨克斯的实验,1880年，美，恩格尔曼的实验,20世纪30年代，美，鲁宾和卡门的实验,一、光合作用的发现,普里斯特利的实验,结论：植物可以更新空气,萨克斯的实验,放在暗处几小时，目的是什么？,结论：产物,光照,淀粉,条件,恩格尔曼的实验,隔绝空气,黑暗，用极细光束照射,完全暴露在光下,水绵和好氧细菌的装片,结论：氧是由 释放出
2、来的，是光合作用的场所。光合作用需要,叶绿体,叶绿体,光照,鲁宾和卡门的实验,鲁宾和卡门的实验,结论：光合作用释放的氧全部来自水。,叶绿体色素,叶绿素,类胡萝卜素,叶绿素a,叶绿素b,叶黄素,胡萝卜素,吸收可见的太阳光,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿体中的色素,返回,叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光,二、叶绿体,提问：如何提取叶绿体中的色素？,丙酮二氧化硅碳酸钙,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,分离色素,色素的作用 吸收、传递、转化光能,聚光色素吸收、传递光能作用中心色素吸收、转化光能,绝大多数叶绿素a,全部叶绿素b，胡萝卜素，叶黄素少数处于特殊状态下叶绿
3、素a,叶绿素的产生条件：,光，温度，矿质,光合作用的场所条件产物原料,叶绿体光照淀粉、O2（来源于H2O）O2 H2O,光合作用的定义:,光合作用的实质：把无机物（CO2和H2O）转变为有机物，把光能转变为化学能，储存在有机物中,光合作用的反应方程式,CO2+H2O,光能,叶绿体,（CH2O）+O2,光合作用的过程,CO2停止供应,停止光照,条件,减少或没有,增加,增加,减少,减少或没有,减少或没有,减少,增加,光照与CO2的变化对各种物质的影响,下页,下图是改变光照和CO2浓度后与光合作用有关的五碳 化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线，请回答：,（1）曲线b表示的化合物是，在无光照时，其量
4、迅速下降的原因是：；。,（2）曲线a表示的化合物是，在CO2浓度降低时，其量迅速下降的原因是：；。,C3,固定过程减慢，C3形成量减少，,C5,无光，不能合成ATP，C3不能再生为C5,有CO2，C5与CO2反应形成 C3,有光，能合成ATP，C3能再生为C5，还能还原为糖类等有机物,条件：,过程：,场所：,光反应,光、色素、酶,叶绿体的囊状结构（类囊体）薄膜,水的光解：NADPH的形成：ATP的形成：,暗反应,（活跃化学能）,光能转换成电能示意图,条件：,过程：,场所：,暗反应,多种酶参与催化、ATP、NADPH,叶绿体的基质,CO2的固定：CO2的还原：,CO2,NADPH,NADP+,A
5、TP,ADP+Pi,（CH2O）,C5,2C3,叶绿体基粒中,叶绿体基质中,光、色素和酶,ATP、NADPH 多种酶催化,光能电能活跃的化学能（ATP、NADPH中）,活跃的化学能稳定的化学能,光反应为暗反应提供H和ATP,暗反应消耗了光反应的产物,促进光反应的进行,水的光解H2O2H+1/2O2合成ATP ADP+Pi ATP合成NADPH NADP+2e+H+NADPH,光,酶电能,CO2的固定CO2+C5 2C3三碳的还原2C3 CH2O,酶,酶ATP H,三、光合作用的过程,四、光合作用的意义,（1）为生物生存提供了物质来源（2）为生物生存提供了能量来源（3）维持了大气中O2和CO2的
6、相对稳定(4)对生物的进化有直接意义。,六、提高光合作用的速率,光合作用的总反应式:,CO2+2H2O*,光能,叶绿体,（CH2O）+H2O+O2*,原料,条件,产物,怎样才能提高光合作用效率？,增加CO2 浓度,合理灌溉,增强光照,矿质元素,温度,C,一.光（一）光照强度对光合作用的影响,一.光（二）不同光质的影响,红光和蓝紫光有利于提高光合效率。黄绿光不利于提高光合效率。在蓝紫光的照射下，光合产物中蛋白质和脂肪的含量较多。在红光的照射下，光合产物中糖类的含量较多。,光合作用速率,Time of day(h),C3,C4,光合速率的日变化,思考：C3植物中午为什么光合作用的速率下降？C4植物
7、为什么没有此现象？,二.温度对光合作用的影响,下页,三.CO2浓度对光合作用的影响,ab:bc:cd:de:,CO2太低，农作物消耗光合产物；,随CO2的浓度增加，光合作用强度增强；,CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变；,CO2浓度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。,CO2浓度对光合作用的关系,四必需矿质元素的供应,哪些必需元素会影响光合作用？,（1）N：是各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分。（2）P：是叶绿体膜、NADP+和ATP的重要组成成分。（3）K：在合成糖类，以及将其运输到块根、块茎和种子等器官过程中起作用。（4）Mg：叶绿素的重要组成成分。,（1
8、）根据植物的生长规律和需肥规律进行适时适量施肥。（2）可进行根外施肥。（3）与豆科植物进行间种和轮作，提高土壤的肥力，使植物获得更多的氮肥。（4）将植物秸秆尤其是豆科植物的秸秆进行深耕翻压，也是增加土壤肥力的有效措施。,应如何进行合理施肥？,四必需矿质元素的供应,水稻叶片N含量与光合效率的关系,五.叶面积对光合作用的影响,O,光照强度,CO2吸收,CO2释放,A,B,C,O,光合作用速率,CO2浓度,A,B,下页,单一因素对光合作用影响的图象,O,光合作用速率,温度（C）,A,B,C,O,光合作用速率,水和矿质元素浓度,A,10,50,20,30,40,光合作用的实际量,叶面积指数,O,物质的
9、量,呼吸量,干物质量,O,光合作用速率,叶龄,A,B,C,8,2,4,6,下页,多因素对光合作用的影响,C3植物叶片结构,C4植物叶片结构,水稻、小麦等大多数植物在暗反应中，一个CO2被一个C5固定后形成两个C3化学物，因此叫C3植物。,甘蔗、玉米等少数植物在暗反应中，一个CO2首先被一个磷酸丙酮酸固定形成C4化学物，然后C4化合物分解出CO2再与C5结合形成两个C3化合物，因此叫C4植物。,C3植物和C4植物叶片结构特点,C3植物,C4植物,酶,叶肉细胞叶绿体,维管束鞘细胞叶绿体,C4植物光合作用过程图解,CO2,C3(PEP),C4,C4,CO2,C3(丙酮酸）,C5,2C3,NADPH,
10、NADP+,ATP,ADP+Pi,CH2O,C4植物和C3植物CO2固定的途径分别有几条？,C4植物有两条：C4途径和C3途径C3植物有一条：C3途径,上述途径分别发生在什么细胞内？,C4植物的C4途径发生在：叶肉细胞的叶绿体内C4植物的C3途径发生在：维管束鞘细胞的叶绿体内C3植物的C3途径发生在：叶肉细胞的叶绿体内,C3,PEPC5,C3,C3途径,C3,C4途径C3途径,C4C3,C5,叶肉细胞的叶绿体,叶肉细胞的叶绿体维管束鞘细胞的叶绿体,叶肉细胞的叶绿体,维管束鞘细胞的叶绿体,C3植物和C4植物光合作用比较,（04全国）离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2气体
11、的供应，短时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化是（）A、C3化合物增加、C5化合物减少 B、C3化合物增加、C5化合物减少 C、C3化合物减少、C5化合物增加 D、C3化合物减少、C5化合物减少,真题回顾,C,（05全国)右图表示在适宜的温度、水分和CO2条件下，两种植物光合作用强度的变化情况下列说法错误的是(),A.当光照强度增加到一定程度时，光合作用强度不再增加，即达到饱和B.C3植物比C4植物光合作用强度更容易达到饱和C.C4植物比C3植物光能利用率高,D.水稻是阴生植物，玉米是阳生植物,D,下图是北方夏季一天中午棉花光合作用强度变化曲线,正确的是:,C,一株菠菜和一株苋菜
12、，分别置于大小相同的、密闭的两个钟罩内。每天光照12小时，一星期后，菠菜死亡，苋菜依旧存活。原因是（）A、苋菜在夜间的呼吸需氧较少 B、苋菜能够从土壤中得到需要的养料，而菠菜不能 C、苋菜进行光合作用需要的原料少于菠菜 D、苋菜能利用低浓度的二氧化碳进行光合作用而菠菜不能,D,分析,下图4条曲线（a、b、c、d）为不同光照在不同CO2浓度下，马铃薯净光合速率随温度变化的曲线，a光照非常弱，CO2很少（远小于0.03%);b适当遮阴（相当于全光照的1/25），CO2浓度为0.03；c为全光照（晴天不遮阴），CO2浓度为0.03；d为全光照，CO2浓度为1.22%；请据图回答,净光合速率,40 3
13、0 20 10 0 10,10 20 30 40 50,温度0C,（1）根据右图提供信息，你能得出什么结论?,b,c,d,a,(2)随着光照强度和CO2浓度的提高，植物光合作用（以净光合作用为指标)最适温度的变化趋势是怎样的呢？为什么？,（3）当曲线b净光合速率降为零时，真光合速率是 否为零？为什么？,（4）上述结果给我们的生产实践提供了什么指导？,逐渐提高，因为当光照强度和二氧化碳浓度提高，此时限制光合作用的因素是酶的活性，在一定范围内酶的活性随温度的提高而增大。,不为零，因为在b实验条件下，呼吸速率不为零,适时播种，控制光照强弱，合理密植，通风透光，增施有机肥等措施提高净光合产量,(05北
14、京理综)下列能鉴别野牛草是否为C4植物的简便方法（）A.制作叶表皮临时装片，观察气孔大小 B.制作叶横切临时装片，观察叶脉结构 C.分离、测定叶片中各种色素的含量 D.用碘液测定叶片中淀粉的含量,B,下页,(2003江苏)生长旺盛的叶片，剪成5mm见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理(如图)，这四个处理中，沉入底部的叶片最先浮起的是(),C,下页,（2004江苏）过去人们以为作物播种密度越大，产量越高。在保证营养需要的情况下，有人对小麦是产量与播种量的关系进行了研究，结果如下图所示。,（1）根据上图分析，当播种密度过大时小麦产量将_.（2）从影响光合作用效率的因素分析，产生上述现象的原理是_。
15、,下页,略有下降,植株过密，叶片接受光照不足；通风透气差，CO2供应不足,请运用绿色植物新陈代谢知识回答下列问题：在天气晴朗的早晨，摘取一木本植物的叶片甲，烘干称重为a,黄昏时取同一植株形状大小基本相同的叶片乙，烘干称重为b。那么b一定比a，原因是。在晴天测得一株植物在一天内吸收水分的量为c，在阴天吸收的量为d。那么，c和d比较，一定是，原因是。,重,白天叶片的光合作用比呼吸作用强，积累有机物,蒸腾作用晴天比阴天旺，促进根对水分的吸收,C大,在晴天测得一株植物在一天内吸收矿质元素的量为e，在阴天吸收的量为f。则e和f比较应该是，原因是。通过植物对水分和矿质元素吸收情况比较，进一步说明。,大致相
16、同,和呼吸作用有关，蒸腾作用对其影响不大,矿质元素的吸收,根吸收水分和吸收矿质元素是两个相对独立的过程,（05高考）在高等植物细胞中，线粒体和叶绿体是能量转换的重要细胞器，请回答以下问题：(1)叶绿体中合成ATP的能量来源是，合成的ATP用于，释放的氧气的来源是，CO2除来自大气外还来源于。(2)线粒体中合成ATP的能量来源 合成的ATP用于 吸收的氧气除来自大气外还来源于（3）将提取的完整线粒体和叶绿体悬浮液，分别加入盛有丙酮酸溶液和NaHCO3溶液的两支大小相同的试管中，给予充足光照，都会产生气泡请问这两种气泡成分是否一样?请解释原因。(4)假如将上述两支试管移入黑暗的环境中，保持温度不变
17、，两支试管产生气泡的量分别有什么变化?为什么?,光能,CO2的还原,水的分解,呼吸作用,有机物的分解,生命活动,光合作用,（4）前者基本不变，后者逐渐减少直至停止。因为光是光合作用的必需条件，在温度恒定时，呼吸作用基本稳定。,（3）不一样。因为丙酮酸在线粒体中进行有氧呼吸，产生了CO2，而叶绿体利用HCO3进行光合作用产生O2；,、,下页,呼吸作用,考纲解读：1、呼吸作用的概念2、有氧呼吸与无氧呼吸的过程及区别、联系3、光合作用与呼吸作用的比较4、影响呼吸作用的因素,下列转变需经哪些生理过程才能实现？,光能,糖类等有机物中稳定的化学能,ATP中活跃的化学能,直接用于各种生命活动,光合作用,细胞
18、呼吸,ATP水解,思考,呼吸作用的概念,呼吸作用：,生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其他产物，并且释放出能量的过程。,有氧呼吸：,细胞在氧的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出二氧化碳和水，同时释放出大量能量的过程。,无氧呼吸：,细胞在无氧条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物质分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。,呼吸作用的场所,有氧呼吸：,无氧呼吸：,第一阶段,第二阶段,第三阶段,细胞质基质,线粒体基质,线粒体内膜,细胞质基质中,C6H12O6,2丙酮酸（2CH3COCOOH）,H,能量（少）,H,O2,12H2O
19、+能量(大）,6CO2,6H2O,酶,酶,能量（少）,酶,第一阶段,第二阶段,第三阶段,有氧呼吸过程,细胞质基质,有氧呼吸的过程,有氧呼吸的过程：,第一阶段：,第二阶段：,第三阶段：,总反应式：,C6 H12O6+6H2O+6O2,酶,6CO2+12H2O+能量,C6 H12O6,酶,2CH3COCOOH+4H+少量能量,2CH3COCOOH+6H2O,酶,6CO2+20H+少量能量,24H+6O2,酶,12H2O+大量能量,细胞质基质,主要是葡萄糖,丙酮酸H2O,H、O2,丙酮酸H,CO2、H,H2O,少量,少量,大量,有氧呼吸三个阶段的比较,34moLATP,2moLATP,2moLATP
20、,C、H、O的来龙去脉：,C：H：O：,H2O H H2O,O2 H2O,C6H12O6 丙酮酸CO2,C6H12O6 丙酮酸CO2,H2O CO2,无氧呼吸的过程：,总反应式：,C6 H12O6,酶,2CO2+2C2 H5OH+少量能量,C6 H12O6,酶,2C3H6O3+少量能量,第一阶段：,第二阶段：,C6 H12O6,酶,2CH3COCOOH+4H+少量能量,2CH3COCOOH+4H,酶,6CO2+2C2 H5OH+少量能量,2C3H6O3+少量能量,与有氧呼吸第一阶段相同,葡萄糖的初步分解,C6H12O6,酶,+4H+能量,场所：细胞质基质,（少量）,2CH3COCOOH,丙酮酸
21、,（二）无氧呼吸的过程,丙酮酸不彻底分解,场所：细胞质基质,2CH3COCOOH+4H,酶,2C3H6O3(乳酸),+能量,A.乳酸发酵(微生物),例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根等）,2CH3COCOOH+4H,2C2H5OH(酒精),+2CO2+能量,B.酒精发酵(微生物),例：大多数植物、酵母菌,酶,无氧呼吸概念：,细胞在无O2的参与下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。,1葡萄糖,2丙酮酸,6CO2+12H2O+能量（大量）,2乳酸（C3H6O3）+能量(少量),2酒精（C2H5OH）+2CO2+能量(少量
22、),细胞呼吸可表示为：,有氧 酶,无氧 酶,细胞质基质、线粒体（主要）,细胞质基质,需氧、酶等,不需氧、需酶,较 多,较 少,两者第一阶段相同即都将葡萄糖分解成丙酮酸（糖酵解）,都分解有机物、释放能量,植物有氧呼吸与无氧呼吸的区别,细胞呼吸过程中能量的变化,1mol的葡萄糖,2870kJ的能量,有1161kJ的能量储存在38molATP中,约60%的能量都以热能的形式散失,有氧呼吸 能量变化,无氧呼吸 能量变化,释放：196.65KJ 转移：61.08KJ(2molATP),有氧呼吸与无氧呼吸比较,1ml葡萄糖氧化分解释放能量,有氧呼吸,无氧呼吸,放能总量,ATP中,热能散失,农产品的贮存和保
23、鲜有哪些方法？,低温贮存,利用N2或CO2调节O2的浓度,干燥后贮存,影响细胞呼吸的因素,1、温度：植物最适25-30,应用：贮存水果时，适当降低温度，可降低与细胞呼吸有关酶的活性，而延长保存时间,2、水分,自由水含量越多，代谢越旺盛，细胞呼吸越强。,例：粮油种子贮藏前风干、晾晒：减少水分，呼吸作用 干种子萌发前浸泡：含水量增高，呼吸作用,抑制,促进,O2：贮藏水果时下降到_最有利贮藏。CO2：增加CO2浓度，降低O2浓度有良好的保鲜效果。,CO2释放,O2吸收,O2浓度,气体交换相对值,a,b,c,d,0,a点,有氧：C6H12O66O26H2O 6CO212H2O无氧：C6H12O62C2
24、H5OH2CO2,思考：虚线代表什么含义？,3、氧气：,右图表示植物非绿器官在不同O2浓度下,CO2释放量和O2吸收量的变化曲线,例：1现有一瓶掺有酵母菌的葡萄糖液，吸进氧气的体积与放出CO2的体积比为12，这是因为（）A、有1/4的酵母菌在进行有氧呼吸B、有1/3的酵母菌在进行有氧呼吸C、有1/2的酵母菌在进行有氧呼吸D、有2/3的酵母菌在进行有氧呼吸,思考：生产实践中为使有机物向人们需要的器官中 积累，除了前面的方法外，还有其它方法吗？,如：去掉变黄、无光合作用的又要消耗养分的枝叶,A,稳定的化学能 活跃的化学能。释放能量,光合作用与细胞呼吸的比较：,叶绿体,细胞质基质、线粒体,需光,不需
25、光,合成有机物,分解有机物,光能稳定的化学能。储存能量。,合成代谢,分解代谢,光合作用为细胞呼吸提供有机物和O2；细胞呼吸为光合作用提供CO2。,下图表示在10000勒克司光照下某植物的呼吸量与光合量随环境温度而发生，据图回答问题：（1）从图中可以看出，叶绿体内的酶与呼吸酶相比。,最适温度低,（2）最有利于该植物有机物积累的温度为。此时图中显示出的净产量为。（3）温度为40度时该植物的代谢情况为。（4）从图中关系谈一谈夏季中午时蒸腾作用的益处：。,35,0.2mol的CO2,光合量等于呼吸量。,蒸腾作用降低叶片的温度,有利于光合作用。,农业生产,呼 吸 作 用,种子储存、运输,田间管理,光 合
26、 作 用,光能利用率,田间管理,作物增产,特别提醒,农作物积累的有机物=光合作用生成的有机物呼吸作用消耗的有机物,净光合速率=光合作用速率呼吸作用速率,例、（06乙30）为了验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗，请用所提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测实验结果，并对你的预测结果进行分析。实验材料与用具：烟草幼苗、试管两支、蒸馏水、NaHCO3稀溶液（为光合作用提供原料）、真空泵、暗培养箱、日光灯（实验过程中光照和温度等条件适宜，真空中O2和CO2在水中的溶解量及无氧呼吸忽略不计）。实验步骤和预测实验结果：（1）剪取两小块相
27、同的烟草叶片，分别放入盛有等量蒸馏水和NaHCO3稀溶液的两支试管中。此时叶片均浮在叶面上。（2）用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体后，敞开试管口，可观察到叶片均下沉到试管底部。,（3）,将这两支试管放在日光灯下，照光一段时间。,结果：NaHCO3稀溶液中的叶片上浮，蒸馏水中的叶片仍在底部。,（4）,再将这两支试管放在暗培养箱中一段时间。,结果：NaHCO3稀溶液中的叶片下沉，蒸馏水中的叶片仍在底部。,分析预测的结果：,（1）光照下，NaHCO3稀溶液中的叶片，进行光合作用，释放出的O2多于呼吸作用消耗掉的O2，叶肉细胞间隙中的O2增加，叶片上浮。而蒸馏水中缺乏CO2和O2，叶
28、片不能进行光合作用和有氧呼吸，叶肉细胞间隙缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部。（2）黑暗中，NaHCO3稀溶液中的叶片，进行呼吸作用，消耗了叶肉细胞间隙中的O2，释放出的CO2溶于NaHCO3溶液中，叶肉细胞间隙缺乏气体，叶片下沉。而蒸馏水中缺乏O2，叶片不能进行有氧呼吸，叶肉细胞间隙仍缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部。,三、光合作用的过程,光合作用的速率与下列因素有关,光照强度温度有关二氧化碳浓度水分的供应必需矿质元素,提问：在高温、光照强烈、干旱的条件下适合种植哪一种植物？,请解释夏季的正午植 物的午休现象,提高光合作用效率的措施：,色素分离实验及作用,1、吸收、传递光能（大多数叶绿素a,全部叶绿素b，胡萝卜素，叶黄素）,2、转换光能（少数处于特殊状态下叶绿素a),返回,增加,减少,减少,增加,减少或没有,增加,增加,减少,增加,增加,增加,减少,减少或没有,减少或没有,减少,增加,光照与CO2的变化对各种物质的影响,下页,
